商品混凝土配合计算.docx
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商品混凝土配合计算
第一章混凝土配合比的计算
1.1基本条件
1.1.1设计要求
本搅拌站为某建筑公司配套的专用搅拌站，其混凝土主要用在正常的居住或办公房屋内部件。
混凝土设计强度等级为C25，要求强度保证率95%。
要求混凝土拌和物的坍落度为35～50mm，施工单位为历史统计资料。
1.1.2原材料
原材料的相关信息见表1-1
表1-1原材料表
材料名称
品种、规格
密度（g/cm3）
减水率（%）
掺入量
（%）
备注
表观密度（g/cm3）
堆积密度
（g/cm3）
水泥
P·O42.5级
3..05
17
1.1
富余系数为1.10～1.13
（取1.12）
砂
中砂
2.67
1.51
/
/
石
碎石
2.72
1.54
/
/
最大粒径5～31.5mm
水
自来水
1.00
/
/
减水剂
TMS
/
/
/
1.2普通混凝土配合比计算
1.2.1确定配置强度
根据课本知识得，混凝土配制强度为：
≥
+1.645δ式（1.1）
其中：
－－混凝土试配强度，MPa
－－混凝土立方体抗压强度标准值，MPa（由设计或有关标准提供）
－－混凝土强度标准差，MPa
本设计的混凝土强度等级为C25在C20~C35范围内时，取5.0MPa,施工单位混凝土强度标准差的历史统计资料,见表1-2
表1-2标准差取值表
混凝土强度等级
低于C20
C20~C35
高于C35
σ（MPa）
4.0
5.0
6.0
根据《混凝土强度检验评定标准》的规定，混凝土强度的保证率达到95%，则
式（1.2）
1.2.2确定水灰比
根据图纸和技术规范得
式（1.3）
——水泥28d抗压强度实测值
式（1.4）
——水泥强度等级值的富余系数，
，
为回归系数,如表1—3
表1—3回归系数
碎石
卵石
0.46
0.48
0.07
0.33
经计算得
=0.63
再根据混凝土使用环境条件，由表1－4查出相应的最大水灰比限值。
1.2.3、确定1立方米混凝土用水量
确定1立方米混凝土用水量,是依据坍落度以及碎石最大粒径来选取。
表1-4混凝土单位用水量选用表（kg/m3）
项目
指标
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
10
20
31.5
40
16
20
31.5
40
坍落度（mm）
10～30
190
170
160
150
200
185
175
165
35～50
200
180
170
160
210
195
185
175
55～70
210
190
180
170
220
205
195
185
75～90
215
195
185
175
230
215
205
195
由碎石的最大粒径为31.5mm，坍落度为35~50mm，查表1－3混凝土单位用水量选用表得W0=185kg。
使用减水剂后（减水率为17%），则
W0=185（1-17%）=153.55Kg
1.2.4确定1立方米水泥用量
根据已选定的每1m3混凝土的用水量（W0'）和得出水灰比值（
），可求出水泥用量（C0'），C0'=W0/（W/C）=243.7kg/m3，查表1-5可知钢筋混凝土最小水泥用量为260kg/m3故取水泥用量为260kg/m3，减水剂用量：
AE=260×1.1%=2.86kg/m31去·1去·1
表1－5混凝土最大水灰比和最小水泥用量
环境条件
结构物类别
最大水灰比
最小水泥用量（kg/m3）
素混凝土
钢筋混凝土
预应力混凝土
素混凝土
钢筋混凝土
预应力混凝土
1.干燥环境
正常的居住或办公用房屋内部件
不作规定
0.65
0.60
200
260
300
2.潮湿环境
无冻害
高湿度的室内部件
室外部件
在非侵蚀性土（或）水中的部位
0.70
0.60
0.60
225
280
300
有冻害
经受冻害的室外部件
在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件
高湿度且经受冻害的室内部件
0.55
0.55
0.55
250
280
300
3.有冻害和除冰剂的潮湿环境
经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件
0.50
0.50
0.50
300
300
300
由表复核，满足配合比设计要求。
1.2.5、选择合理的砂率值
可根据粗骨料的种类，最大粒径及已确定的水灰比，在表1－6中的范围内选定。
表1－6混凝土砂率选用表（%）
水灰比（w/c）
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
10
20
40
16
20
40
0.40
26～32
25～31
24～30
30～35
29～34
27～32
0.50
30～35
29～34
28～33
33～38
32～37
30～35
0.60
33～38
32～37
31～36
36～41
35～40
33～38
0.70
36～41
35～40
34～39
39～44
38～43
36～41
由W/C=0.63，碎石的最大粒径为石子最大粒径5～31.5mm，查混凝土砂率选用表得
βs=38%
1.2.6确定1立方米混凝土砂石用量
Co/ρc+Go/ρg+So/ρs+Wo/ρw+0.01α=1式（1.5）
Sp=38%=So/（So+Go）式（1.6）
So=771Kg/m3
Go=1258Kg/m3
因此:
Co:
Wo:
So:
Go:
AE=260:
153.25:
771:
1258:
2.86=1:
00:
0.59:
2.97:
4.84:
0.01
1.2.6确定1m3混凝土的砂石用量
采用体积法：
式（1.5）
式（1.6）
代表每立方米混凝土的水泥用量
代表每立方米混凝土的粗骨料的用量
代表每立方米混凝土的细骨料量
代表每立方米混凝土的用水量
代表混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，
取1
分别代表水泥、粗骨料、细骨料的表观密度
带入式（1.5）式（1.6）得：
1m3混凝土所需的砂石质量分别为：
=771kg/m3
=1258kg/m3
所以
=260:
153.55:
771:
1258
Co:
Wo:
So:
Go:
AE=260:
153.55:
771:
1258
第二章物料平衡计算
在实际生活中，砂石含有少量的水分。
生产操作过程，原料有少量的生产损失。
令砂含水量为3%，石含水量为1%。
生产损失为：
水泥1%；砂3%；石3%；水2%。
年工作时间：
300天
日工作时间：
两班制，每班8小时
混凝土的配合比为Co:
Wo:
So:
Go:
AE=260:
153.55:
771:
1258
混凝土每年总用量M:
M=7.0×105m3
2.1干物料的计算
每年水泥用量mc（t）：
mc=70×104×（1+1%）×260÷1000=1.84×105t
每年砂用量ms（t）：
ms=70×104×（1+3%）×771÷1000=5.56×105t
每年石用量mg（t）：
mg=70×104×（1+3%）×1258÷1000=9.07×105t
每年水用量mw（t）：
mw=70×104×（1+2%）×153.55÷1000=1.10×105t
每年水用量mE（t）：
mE=70×104×2.68÷1000=2002t
每天物料用量为用每年物料的用量除以300天即可。
2.2湿物料的计算
每年砂用量ms'（t）：
ms'=70×104×（1+3%）×（1+3%）×771÷1000=5.73×105t
每年石用量mg'（t）：
mg'=70×104×（1+3%）×（1+1%）×1258÷1000=9.16×105t
每年水用量mw'（t）：
mw'=70×104×（1+2%）×153.55÷1000－ms'×3%－mg'×1%=8.33×104t
每天物料用量用每年物料的用量除以300天即可。
列表2—1：
表2－1物料平衡表
物料名称
天然
水分
%
生产
损失
%
物料平衡
备注
干物料
湿物料
天
年
天
年
水泥
－
1
613
1.84×105
－
－
混凝土单位m³
其余单位为t
砂
3
3
1853
5.56×105
1910
5.73×105
石
1
3
3023
9.07×105
3053
9.16×105
水
－
2
367
1.10×105
278
8.33×104
混凝土
－
－
－
－
2333
70万
减水剂
6.67
2002
配合比
Co:
Wo:
So:
Go:
AE=260:
153.55:
771:
1258:
2.86
第三章设备选型计算
3.1、搅拌机的选型计算
3.1．1确定搅拌机的生产率
搅拌站设计为年产混凝土70万立方米，年工作日300天，两班制生产
则每小时产量为：
Q=700000/（300×16）=146m3
取利用系数K1=0.9，K2=0.9
故搅拌机的每小时生产量为：
Qs=Q/（n×K1×K2）=146/（1×0.9×0.9）=180m3
K1---设备利用系数，取0.9
K2---时间利用系数，取0.9
n---工作时间，h
3.1.2搅拌机的选型
搅拌机以搅拌原理来划分可分为强制式和自落式两类。
两者相比，强制式的搅拌作用强烈，一般在30~60秒的搅拌时间就可将混合物拌成匀质性混凝土，自落式的搅拌时间需翻倍甚至更长。
但是在相同的搅拌容量下，强制式与自落式相比搅拌机的驱动功率较大，相应的设备装机总功率及配电设施要增加，但是工作周期较短，所以生产混凝土的单位能耗增加不大。
所以，这里选择强制式搅拌主机。
强制式搅拌机按结构型式区分为两类，一类是立式搅拌轴，另一类是卧式搅拌轴。
两者相比立轴型式的功率消耗要高于卧轴型式；对骨料粒径的适应范围立轴型式最大粒径一般为60㎜，卧轴型式最大粒径一般为80㎜。
两者的结构特点，立轴搅拌机的上盖部位受驱动装置安装位置与维修条件的限制，用作搅拌站的主机，不利于骨料投料装置和粉料计量装置的结构设计，而卧轴搅拌机的驱动装置在罐体旁侧位置，罐体上方可合理布置骨料投料和粉料计量装置，驱动装置的维护保养工作也更方便。
综合各方面因素，卧轴搅拌机更适合用作搅拌站主机。
双卧轴与单卧轴型式相比，搅拌叶片的线速度低，耐磨损；罐体各部位衬板的磨损程度比较接近，衬板的使用寿命长，经济性好；驱动装置可采用双套同步运行，更有利于大规格机型的配套条件和产品系列化发展.
因此，双卧轴搅拌机成为应用最广泛的搅拌站主机[6]。
因设计两条生产线故需两台搅拌机则每台每小时产量为：
≤180÷2=90m3
根据搅拌机型号列表选择合适的搅拌机，如表3—1
表3－1搅拌机的型号列表
序号
项目
单位
计算公式及依据
计算结果
1
确定搅拌机工艺方案
/
根据工艺布置要求
及《物料平衡表》
方案I
方案II
双卧轴强制式
混凝土搅拌机
锥形倾翻出料
混凝土搅拌机
2
需搅拌物料
水泥
t/d
《物料平衡表》
613
石子
t/d
3023
砂
t/d
1853
水
t/d
367
3
搅拌楼生产能力
时产量
㎥/h
90
日产量
㎥/d
1200
4
选择混凝土搅拌机
名称、型号、规格
/
《混凝土手册》表4-4和表4-6以及《物料平衡表》
JS2000型双卧轴强制式混凝土搅拌机
JF2000型锥形倾翻出料混凝土搅拌机
出料容量
L
2000
2000
进料容量
L
3200
3200
搅拌额定功率
KW
75
45.0
每小时工作循环次数不少于
次
45
25
最大骨粒径（卵石/碎石）
mm
60/80
≤100/150
5
每台机每小时生产能力
㎥/h
Q=3600VΦ/t1+t2+t3
100≥
60
6
综合分析、比较
在进料容量、出料容量相等的条件下，锥形倾翻出料混凝土搅拌机的生产能力远小于双卧轴强制式混凝土搅拌机，达不到生产要求。
而且双卧轴强制式搅拌机，结构紧凑、运转平稳高效的减速机构使得搅拌更激烈、更均匀、更迅速；独特的轴端密封机构保证了可靠性及较长的使用寿命。
7
结论
方案I比方案II好，故选择方案I。
这里选择的事郑州市联华机械制造有限公司的搅拌机，如表3—2
搅拌机计算参数如表3－2
进料容量（L）
出料容量（L）
理论生产率（m3/h）
骨料最大粒径（mm）
功率KW
外形尺寸长×宽×高（mm）
整机质量（kg）
运输状态
工作状态
JS1500
3200
2000
100≥
60/80
75
5680×
2250×
2735
10720×
3870×
10726
15000
3.2、螺旋输送机的选型计算
水泥等粉料的输送必须在完全密封的腔体内进行，以免污染环境和输送物料受潮。
O形截面的螺旋输送机是应用最广泛的粉料供料输送装置。
其机壳采用无缝钢管，常见规格有φ219，φ273，φ325，机壳尾部进口通过球形绞链与筒仓翻板门连接，头部出口通过帆布袋柔软连接通向主体上的粉料秤斗。
螺旋的长度不应超过14m，可通过更换中间节段得到不同的螺旋总长度。
这里，我们选择水平螺旋输送机，实体式螺旋面的右旋单头螺旋。
具体选择LS螺旋输送机。
其适用于水平或倾斜的（倾斜角不大于20°）需要连续地输送粉状和小块状如水泥、砂、谷类及煤块等不易粘结的散状物料的场合[7]。
根物料平衡表，每小时水泥用量为
Q1=613/16/2=19.2t/h
3.2.1、原始资料
输送物料为水泥，其输送能力Q=19.2t/h；
输送距离L＝10m；
输送量为6.30m3/h
水泥的松散密度为ρ=1.25t/m3
3.2.2螺旋直径计算
螺旋直径可初步按下式计算：
式（3.1）
式中：
－－输送能力t/h
－－物料特性系数，见表3—4
－－倾斜系数，见表3—3
－－物料的松散密度，t/m3
－－填充系数，见表3—3
表3—3倾斜系数表
倾斜角度/°
0
5
10
15
20
倾斜输送系数C
1
0.97
0.94
0.92
0.88
表3—4常用物料的填充、特性、综合系数
物料的粒度
物料的磨琢性
物料
填充系数
螺旋面形式
特性系数K
综合系数
粉状
无、半磨琢
面粉、石灰、纯碱、煤粉
0.35~0.40
实体螺旋面
0.0415
75
粉状
磨琢性
水泥、白粉、石膏粉
0.25~0.30
实体螺旋面
0.0565
35
粉状
无、半磨琢性
泥煤、谷物、锯木屑
0.25~0.35
实体螺旋面
0.0490
50
粉状
磨琢性
型砂、砂、成粒的煤
0.25~0.30
实体螺旋面
0.0600
30
在满足使用条件的前提下，螺旋输送机倾斜布置选择10°，则由表查得K＝0.0565φ＝0.30C＝0.92
＝1.25得D=0.282mm，
螺旋直径应圆整到标准系列，标准系列为0.250，0.315，0.400，0.500，0.630，0.800。
所以可以选择D1＝250mmD2＝315mmD3=400mm三种的螺旋输送机。
三种型号规格如表3—5。
表3—5三种输送机型号、规格
型号、规格
LS250
LS315
LS400
螺旋直径D（mm）
250
315
400
螺距S（mm）
250
315
355
转速n（r/min）
90
75
75
输送量QΦ=0.33（m3/h）
22
36.4
66.1
3.2.3验算输送能力
序号
项目
单位
计算公式及依据
计算结果
1
型号
/
LS315
LS400
螺旋体直径D
mm
315
400
螺距S
mm
315
355
螺旋体转速n
r/min
75
75
物料填充系数φ
/
表
0.30
0.30
物料松散密度ρ
t/m3
400
500
输送机倾斜修正系数C
/
表
0.92
0.92
2
验算输送能力
t/h
38.01
69.08
3
年最大输送能力
t
1.82×105
3.32×105
4
分析比较
LS315,LS400均满足年产量满足需要，LS315利用率比较合适，而且从经济方面考虑，选择LS3150更经济，所以选择LS315
3.2、砂石输送设备选型计算
据物料平衡表得
石为3053/16/2=95.4t/h砂为1910/16/2=59.7t/h
需输送物料量Q=95.4+59.7=155.1t/h
初步计算输送带的宽度
Q=385×B×B×V×ρs
V为初选输送带的速度，1.0m/s
ρs为物料堆积密度，1.6t/m3
B=502mm
表3—12
输送带宽度
槽角
验算宽度mm
输送能力Q
断面系数K
物料堆积密度ρs
物料堆积休止角a
输送带速度V
倾角系数C1
速度系数C2
500
35
合适
115不合适
300
1.6
30
1.0
0.96
1.0
650
35
合适
194合适
800
35
合适
205合适
335
2.0
0.96
验算输送机的输送能力公式为
Q=K×B×B×V×ρs×C1×C2
比较分析：
B=650mm或B=800mm的输送能力能满足生产需求，但根据需要能满足生产能，且利用率大，所以选择B=650mm。
3.2砂石输送设备选型计算
带式输送机是最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备（如机车类）相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制。
带式输送机主要特点是机身可以很方便的伸缩，设有储带仓，机尾可随工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。
根据输送工艺的要求，可以单机输送，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料[6]。
3.2.1水平输送带
计算输送带的宽度Bj，根据公式
Q=385B2PV式（3.1）
Q是需要输送的物料量，每小时需要的砂石各为：
ms=1910/16/2=59.7t
mg=3053/16/2=95.4t
所以Q=155.1t
V取1.0m/s--------输送带速度
P取1.7t/m3-------物料堆积密度
带入公式式（3.1）Bj=502mm
适合的标准值有B1=650mm，B2=800mm
综合考虑成本盈利等情况应选择B=650mm
所以型号为DTII650,带宽650，D指带式输送机，T指通用型，II代表新系列
3.2.2.倾斜带式输送机
计算输送带的宽度Bi，根据公式
Q=KB2VPC1C2式（3.2）
因为Q=155.1t
K-----断面系数
P取1.7t/h------物料堆积密度
V取1.2m/s-----输送带速度
C1取0.85------倾角系数
C2取1.0-------速度系数
将Q带入公式（3.2）得Bi=677
满足带宽要求的有2个标准值，B1=800，B2=1000
验算输送能力：
B1=800，K=130，输送能力Q=427t
B2=1000，K=145，输送能力Q=667t
在满足带宽的情况下，两种皮带都满足输送要求，从成本方面考虑，显然取B1更合适。
根据工艺布置，倾角为18
，带长为66.2米。
3.3骨料配料机的选型计算
骨料配料机是集砂与石子的贮料、计量、配料输出等功能于一体，模块化设计的骨料流程装置。
不仅在工程站被广泛应用，也常用于商混站。
配料机的型式用代号PLD表示，规格用单位为升的阿拉伯数字表示与搅拌主机的进料容量适配的批次骨料配料容量。
按贮料仓的数量区分，配料机有单斗、2斗、3斗、，1m3 以下的搅拌机一般配2~3斗配料机为典型，能适应各种级配的骨料贮存。
1m3以上的搅拌机一般配3斗配料机为典型。
每仓贮料容量一般在5~15m3，大容量贮料仓上部可做成装配式以适应运输条件。
为了提高有效容积，料仓下部应做成两个锥形斗的落料形式，供料采用气动控制底门开启方式。
斗数用户根据原材料情况确定[8]。
骨料配料机选型计算过程：
每小时需要的砂石各为：
ms=1910/16/2=59.7t
mg=3053/16/2=95.4t
每小时需要砂石的体积为
vs=ms/ρs=59.7/1.51=39.54m3
vg=mg/ρg=95.4/1.54=61.95m3
v=vs+vg=39.54+61.95=101.49m3
表3—7配料机型号计算
项目
单位
计算公式及依据
计算结果
原始参数
混凝土年产量
m3
Co:
Wo:
So:
Go:
AE=260:
153.55:
771:
1258:
2.86
35万
混凝土日产量
m3/d
1200
混凝土生产率
m3/h
90
砂石生产率
m3/h
101.49
结论
由砂石生产率及搅拌主机的进料容量，可以选择PLD2400型号配料机
3—8国内主要PLD配料机型号
型号
称量斗公称容积m³
储料斗容积m³
生产率m³/h
整机质量kg
PLd800
0.8
2×2
48
2350
PLd1200
1.2
3×2
60
3760
PLd1600
1.6
3×4
80
4820
PLd2400
2.4
3×12
120
9000
PLd3200
3.2
4×18
160
10500
PLd4800
4.8
4×30
280
13500
PLD系列混凝土配料机是一种新型的配料机械,适用于一般建筑工地,道路,桥梁等工程。
这里选择太原市建星工程机械有限公司的配料机。
如表3—9：
如表3—9PLD2400相关数据
项目
PLD2400
称量斗容积（L）
2400
储料斗容积（m3）
3×2
生产率（m3/h）
72
配料精度（%）
±2%
最大称量值（kg）
2000
可配骨料种数（种）
3
上料高度（mm）
2774
检定分度值（kg）
2.0
功率（kw）
10.6
整机质量
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